JPH01321416A - 光学機器におけるレンズ位置制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はカメラや観測機器等の光学機器におけるレンズ
位置制御装置に関するものである。

［従来の技術］ 従来、ビデオカメラに搭載されているズームレンズは第
６図に示されるように４群のレンズ群から構成されてい
るものが一般的であった。

第６図において、ｌはレンズａＩｉ！の先端に配置され
た焦点合わせの為の１群レンズＦ、２は変倍を行うため
のバリエータレンズである２群レンズＶ、３は変倍動作
後に焦点を正しく結ばせるためのコンペンセータレンズ
である３群レンズＣ，４は結像させるためのリレーレン
ズである４群レンズＲ１である。なお、第６図は該ズー
ムレンズの焦点距離がワイド端（最短）状態であり、且
つ■距離の被写体に合焦している図であり、以下、各レ
ンズ群の動き方の説明の為に、ここではこの状態の１群
レンズＦ、２群レンズＶ及び３群レンズＣの位置をそれ
ぞれ零（０）位置と考えることとする。

第７図乃至第９図は該ズームレンズにおいて、各レンズ
群Ｆ−Ｒの位置変化と該ズームレンズの焦点距離もしく
は被写体距離との関係を示したものである。以下には、
これらの図を参照して該ズームレンズの特性を説明する
。

第７図（＾）は第２群レンズＶを光軸に沿って移動させ
た位置を横軸にとり、該ズームレンズの焦点距離ｆを縦
軸にとって第２群レンズＶを移動させた時に焦点路１Ｉ
ｌｆがどのように変化するかを示したグラフである。な
お、Ｗは該ズームレンズの焦点距離が最も短くなったワ
イド状態を表わし、Ｔは該ズームレンズの焦点距離が最
も長くなったテレ状態を表わす。

第７図（Ｂ）は３群レンズＣの光軸方向の位置を横軸に
とり、縦軸に該ズームレンズの焦点距離ｆをとって第３
群レンズＣの位置の変化に対する焦点路ｌＩｆの変化を
表わしたグラフである。

第８図は被写体までの距離（メートル）の逆数を横軸に
とり、縦軸には第１群レンズＦを光軸方向に沿って前方
移動させた時の位置をとって第１群レンズＦの位置の変
化に対する被写体距離の変化を示した図である。

第９図は第１群レンズＦを光軸方向に沿って前方移動さ
せた時の位置を縦軸にとり、横軸に該ズームレンズの焦
点距離ｆをとって第ルンズ群の位置と焦点距離ｆ゛との
関係を示すとともに被写体までの距離がｉｎ、２ｍ、３
ｍ％■の各場合について第ルンズ群Ｆの位置を例示した
グラフである。

以上の各図から、公知のズームレンズには次のような特
性のあることがわかる。すなわち、′ｓ８図及び第９図
から明らかであるように、被写体距離が変らない場合に
はズーミングを行って焦点距離を変化させた時にも第１
群レンズＦを移動させる必要がないため第２群レンズＶ
と第３群レンズＣとを第７図の特性に従って連動させれ
ばよいので各レンズの位置制御が比較的簡単であり、そ
の位置制御をカム等の機械的制御機構で行うことができ
るという長所がある。

第１Ｏ図は公知のズームレンズの２群レンズ２（バリエ
ータレンズ）と３群レンズ３（コンベンセータレンズ）
との連動機構を示した図である。同図において、５は２
群レンズ２を保持している２群レンズ保持枠、６は３群
レンズ３を保持している３群レンズ保持枠、７及び８は
該レンズ保持枠５及び６を光軸に沿って案内するガイド
バー、９は該レンズ保持枠５及び６に突設されたビン５
ａ及び６ａを挿入するカム溝９ａ及び９ｂが周面に穿設
されているカム筒、ｌＯはカム筒の外周に嵌装されると
ともにレンズ鏡胴などの静止部材に固定された固定筒、
１１はカム筒９に連結部１１ａで固定されるとともに固
定筒１０の外周面に対して相対回転のみ可能に嵌装され
たズーム操作環である。ズーミレグ時にズーム操作環１
１が回転されるとカム筒９も回転され、その結果、カム
溝９ａ内でのビン５ａの相対位置とカム溝９ｂ内でのビ
ン６ａの相対位置とが変化するため２群レンズ保持枠５
と３群レンズ保持枠６がそれぞれ光軸方向に沿って相対
８動されることになる。

しかしながらカム筒を用いる従来公知の制御機構は該カ
ム筒の底金精度やカム溝の加工精度等を極めて高精度に
しなければならないので製造コストが高価であるという
短所もあった。

しかも、第８図及び第９図から明らかなように、従来の
ズームレンズでは至近距＊＜たとえば１ｍ以下の）の被
写体にピントを合せるためには１群レンズ１の繰り出し
量を距離の逆数に比例して大きくしなければならず、レ
ンズ直前にピントを合わせるには無限に近い量だけ繰り
出さなけばならないので至近距離での撮影が不可能であ
るという重大な欠点があフた。

それ故、最近では、１群レンズ１を移動させないでピン
ト合せを行うことができる所謂インナーフォーカスタイ
プのズームレンズが提案されている。

このズームレンズの一例は第１１図に示すように、１群
レンズ１と２群し。ンズ２を有しているが、従来のコン
ベンセータに相当する３群レンズがない。このズームレ
ンズでは、１群レンズ１と４群レンズの前方レンズ４Ａ
（Ｒ）とが非移動レンズとして構成される一方、２群レ
ンズ２のバリエータは第６図の公知のズームレンズと同
様に焦点距離変更の際に移動されるように構成されてい
る。また、リレーレンズ群４の後方レンズ４Ｂ　（ＲＲ
）は従来のズームレンズのコンベンセータレンズと同様
に焦点調節と補正とを行う機能を有しており、該レンズ
４Ｂが従来のコンベンセータレンズと同様に光軸に沿っ
て移動されることによって焦点調節と補正とが行われる
。

また、インナーフォーカスタイプのズームレンズの別の
構成例としては第１４図の様な例が挙げられる。この場
合には４群構成で第２群レンズ２が変倍機能を有するこ
とは第６図の従来の４群ズームと同様である。しかしな
がら第６図と比べて異なっているのは第１群１が固定の
鏡１１１０１に取付き固定されていることである。

この為、従来補正の働きのみをしていた第３群レンズ３
が焦点合せの機能をも兼用することとなる。

この様なレンズ構成を有するズームレンズでは１群レン
ズ１を移動させない構造であるため、極めて至近距離の
被写体にもピントを合わせることができるが、移動レン
ズである２群レンズ２と第１１図のリレー後方レンズ４
Ｂ又は１４図の場合の３群レンズ３との相対位置関係が
極めて複雑であるため、第１０図の如きカム機構等の簡
単な制御機構では２群レンズ２と第１１図のリレー後方
レンズ４Ｂ又は第１４図の３群レンズ３とを制御するこ
とができず、従って、第１１図又は第１４図に示したレ
ンズ構成のズームレンズを実用化することは機械的機構
のみではきわめて困難であった。

第１２図は第１４図のズームレンズにおける２群レンズ
（Ｖ）の位置を横軸にとり、縦軸にリレー後方レンズ４
Ｂ　（ＲＲ）の位置をとって被写体距１１毎に両レンズ
の相対位置関係を表したグラフであり、第１２図から明
らかなように、両レンズの相対的位置関係は被写体の距
離がω、３　ｍ、１　ｍ、　　０．５ｍ、　　０．２ｍ
、０．０１ｍのように変化するにつれて変化するため、
両レンズをカム等の簡単な制御機構によって制御するこ
とは不可能であることがわかる。

しかるに最近では焦点面に正しく像が結ばれているか否
かの検出結果に応じてリレー後方レンズ４Ｂのみを２群
レンズ２に対して制御するという制御方法を採用するこ
とにより第１１図のズームレンズを実用化しようとする
提案が行われ、また、この提案に基いて開発された商品
も発表されている。

第１３図（Ａ）は該提案乃至商品において採用されてい
るレンズ位置制御方法及びレンズ構成を図示した概略図
であり、１は１群レンズ、２は２群レンズ、４Ａはリレ
ーレンズの前方レンズ、４Ｂはリレーレンズの後方レン
ズ、１２は焦点面における結像検出手段、１３は合焦検
出及び合焦制御のための合焦制御（ＡＦ）回路、１４は
ＡＦｍ路１３により制御されてリレー後方レンズ４Ｂの
位置決め及び駆動を行う駆動手段である。

第１３図（Ｂ）〜第１３図（Ｄ）は自動焦点調節装置の
一例を示すものである。第１３図（Ｂ）において、１７
はビデオカメラの全画面領域を示し、１８はその中で測
距の為に信号を取り出す範囲を示し、又１９は実際に被
写体が有するコントラストであるとする。第１３図（Ｃ
）において、（ａ）がこのコントラスト部分であるとす
ると、（ｂ）はＹ信号出力であり、（Ｃ）はＹ信号の微
分値を示し、（ｄ）はその絶対値、（ｅ）はピークホー
ルドを行なった信号であり、ここで、高さＡがピントの
合っている度合（以下ボケ評価値と称す）を示している
。第１３図（Ｄ）は縦軸に第６図の１群レンズ１又は第
１１図のレンズ４Ｂのレンズ位置をとり縦軸にボケ評価
値Ａをとったもので、ピークの位置Ｂで合焦が実現する
。

なお、別の改善した方式として、特開昭６２−２９８１
１０号、特開昭８２−２８４３１６号等が提案されてい
る。これは、バリエータレンズと、コンベンセータ及び
フォーカス機能を兼用するレンズの位置情報もしくは、
バリエータレンズと距離操作部材（距離環）の位置情報
に応じて、バリエータレンズの所定移動量に対応するコ
ンベンセータ及びフォーカス機能を兼用するレンズ（以
下、兼用レンズと称す）の単位移動量をメモリーしてお
き、バリエータレンズの所定量移動の度にメモリーされ
た該単位移動量に基づき兼用レンズの移動を制御するよ
うにしたものである。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、第１３図（Ａ）に示した公知のズームレンズ
及びレンズ位置制御方式では、結像検出手段１２からＡ
Ｆ回路１３への入力信号の精度及び速度が高ければ結像
面に生じる映像にボケや歪みが生じることはないが、実
際には測距サイクル等の応答遅れ等によってリレー後方
レンズ４Ｂの制御精度が低くなる可能性が非常に高部の
で、大きなボケを生じやすいという重大な欠点があった
。

また、上述改善した方式においては、バリエータレンズ
の所定量の移゛動を検出することが前提となる為、高精
度な上記兼用レンズの移動を得るためにはバリエータレ
ンズの移動量を極めて細くしていく必要があり、更にほ
この兼用レンズの移動速度を高速にしないこと、発生し
たボケを補正するにかなりの時間を要することが懸念さ
れる。

従って、本発明の目的は、測距サイクル等の応答遅れが
あっても、大きなボケを発生させないと共に、バリエー
タの位置の検出をさほど細かくしなくても大きなボケを
発生することがないズームレンズを構成することのでき
るレンズ位置制御装置を提供することである。

［課題を解決するための手段及び作用］上記した課題を
解決するためのレンズ位置制御装置の一例は、光軸に沿
って移動して変倍作用を行なわせる第１のレンズ群と、
変倍時の補正及び焦点合わせの作用を行なわせる第２の
レンズ群と、該第１のレンズ群の位置及び第２のレンズ
群の位置を夫々検出するレンズ群位置検出手段と、変倍
操作の検出に伴い、該第１のレンズ群を特定の速度で駆
動すると共に該第２のレンズ群を該第１のレンズ群と略
同時に駆動制御する駆動制御手段とを備え、該駆動制御
手段は、複数の代表する被写体距離に対応して該第１及
び第２のレンズ群を合焦状態で移動させる各理想的軌跡
に対し、ｎ個の座標を記憶する記憶部と、変倍開始初期
時に該レンズ群位置検出手段からの該第１のレンズ群位
置情報及び該第２のレンズ群位置情報と該記憶部に記憶
される座標とを比較して、理想的軌跡の中から実際の被
写体距離に最も近い理想的軌跡を選択し、該選択した理
想的軌跡に略沿って該第２のレンズ群を移動させる駆動
制御部とを有することを特徴とするものである。

〔実　　施　　例コ 以下本発明装置を図面に示す実施例に基づいて詳細に説
明する。

実施例１ 第１図（Ａ）は本発明によるレンズ位置制御装置の実施
例１を適用したズームレンズ鏡筒の断面図を示している
。

図中、１，２．４Ａ、４Ｂは既に第１４図において説明
したレンズ群である。１群レンズ１は、鏡枠１０３に固
定され、固定鏡筒１０２との間でレンズ位置を最適位置
をとるようネジ嵌合し、調整後ビス１０４にて固定され
る。バリエータ２はバリエータ移動′ｐＪ１０５に固定
され、バー１０８を案内にスラスト方向（光軸方向）に
ｆＪｉｌＪする。ここでバー１０８は図の様に外周にあ
るリードを持ったＶ溝が加工してあり、不図示のボール
を、バリエータ移動環に固定された不図示の板バネによ
ってこのＶ溝に圧接することにより位置が決まると共に
、第１図（Ｂ）　　に示すズームモーター１４０により
バー１０８を回転させることで、その位置を変えること
が出来る゛。

また、この移動環にはブラシ１０７が取付けてあり、エ
ンコーダー基板１０６　との間で摺動することによりバ
リエータの位置を検出するバリエータ・エンコーダーを
構成している。なお、本発明はバリエータの位置を検出
する検出手段としてこのバリエータ・エンコーダーに限
定されることはなく、例えば公知の回転型アブソリュー
トエンコーダーを用いても良い。

１０９はｉＧメーターであり羽根１１１を駆動すること
により絞り口径を制御している。レンズ群４Ａは鏡胴１
１８に固定されている。

一方、レンズ（ＲＲ）４Ｂは移動環１１７に取付けてあ
り、移動環１１７は内側にメネジ加工を施した光軸方向
に延びるスリーブ１１５が一体に設けられており、この
スリーブ１１５は光軸方向への移動が不能で且つ光軸回
りの回転が可能な外周にオネジ加工を施した駆動軸１１
４に螺合している。この駆動軸１１４は一端部に駆動軸
プーリー１１３ａを有し、ステップモーター１１２のプ
ーリー１１３ｂとの間に掛は回されるＶベルト１２０を
介して回転駆動力が伝達される。すなわち、ステップモ
ーター１１２を回転させることにより、駆動軸１１４が
回転し、スリーブ１１５が螺出、螺入してレンズ群４Ｂ
の光軸方向の位置を変えることができることになる。

ここで、例えばスリーブ１１５のネジのピッチを０．３
５ｍｍ、駆動軸プーリー１１３ａとプーリー１１３ｂと
の比を２．ステップモーター１１２の１パルス入力当た
りの回転角を１８度とした場合、ステップモーター１１
２に１パルス入力すると、レンズ群４Ｂは８．７５μｍ
光軸方向に移動することとなるが、レンズ群４Ｂの移動
による焦点面であるところの撮像素子１２９への効き量
を１．０程度に設定しておけば、合焦時から１パルス分
レンズ群４Ｂがずれても発生する錯乱円は１０μｍ程度
であり、この程度の精度であれば充分な合焦精度が得ら
れる。

本実施例は、コンベンセータとフォーカスの機能を兼用
するレンズ群４Ｂの位置検出の為に、ステップモーター
１１２の人カバルス数を用いるものであるが、カメラの
電源オン又はオフに際して、レンズ群４Ｂをある所定の
０番地に移動させておく必要があり、本実施例では移動
環１１７の後端部分１２２がＯ番地調整カム１２１と当
たる位置をθ番地とする様構成しである。

そして、このように構成されたズームレンズ系における
、２群レンズ２（以下には■と記載する）の位置とリレ
ー後方レンズ４Ｂ（以下にはＲＲと記載する）の位置と
の相対関係は、被写体距離に応じて第２図の図表に示す
如く表わされる。

すなわち、被写体距離に応じた理想的軌跡上を■とＲＲ
とがトレースするように移動すれば、自動焦点装置から
の合焦、非合焦判定のフィードバックがなくても大きな
ボケを生じることなくズーム動作が行なえる。

しかし、第２図に示す理想的軌跡は代表的なもので、実
際には無数存在することになり、それを演算する演算式
もかなり複雑化し、またその中でどれだけの理想的軌跡
の本数を記憶するかは使用するメモリーの記憶容量の問
題となる。

本発明では、この理想的軌跡を必要精度に応じた本数で
記憶しておき、自動焦点装置からの合焦、非合焦判定の
フィードバックがなくても大きなボケを生じることなく
ズーム動作が行なえるようにしたもので、例えば、今必
要な精度として記憶している隣り合フた２本の理想的軌
跡間での最大に発生してもよい錯乱円をδとし、絞り値
をＦ、ＲＲの焦点面への効き方を仮に１，０とすると、
隣り合った２木の理想的軌跡間のＲＲレンズ移動方向に
おける間隔ｄは、ｄ−２，８Ｆと設定すればよいことに
なり、例えば図中■〜Ｉ１１で示す理想的軌跡を記憶す
ればよいことになる。

理想的軌跡■〜！！■の記憶精度は、ＶとＲＲの位置を
検出するエンコーダーの分解能により決り、例えばバリ
エータ−ＶのＷ端〜Ｔ端間における位置検出をｎ分割（
座標０〜ｖｒｌ、分割域をゾーンと称す）で行なうとし
、ＲＲの位置検出の分解能が充分に高いとすると、理想
的軌跡１〜ＩＩＩにおけるバリエータ−Ｖ　（’）　Ｖ
　ｎ−ｓ　〜Ｖ　ｎ座標に対し、Ｐ　Ｉ〜ＰＩ２の１２
点について夫々ＲＲ座標を覚えれば良いことになり、こ
のようにして理想的軌跡を必要本数だけメモリーする。

このようにしてメモリーした複数の理想的軌跡に対して
行なう本実施例のＲＲの駆動制御を、第２図のＡ部分を
拡大した第３図をにより説明する。

今、ズーム操作が開始された当初のＶとＲＲの座標をＰ
点（★）とすると、バリエータ−エンコーダの分解能は
Ｖ、１、Ｖ、といったピッチなのでＰ点におけるバリエ
ータ−のｒＡ標ｖＰは実際に検出できず、Ｖ、１−１　
＜Ｖ、＜Ｖｎという関係しか判別できない。そしてズー
ム操作に伴い、例えばＴ−Ｗ方向へのズーミングが行な
われたとすると、バリエータ−の座標ｖｖが、Ｖｖ”Ｖ
ｎ−１に達するまでの間、ＲＲを理想的軌跡Ｉ又は理想
的軌跡１１のどちらを選ぶべきかは判明しない。

一方、各２７点におけるＲＲレンズの座標をｒｒｎとす
ると、理想的軌跡Ｉに対しては、ｒｒｌ　＜ｒ　ｒｐ　
＜ｒ　１”４、理想的軌跡！夏に対しては、ｒｐ２　＜
ｒｒｐ　＜ｒｒｌＢの関係が判明することから、理想的
軌跡Ｉ又は理想的軌跡！■のどちらかに乗って動けば最
大で発生する錯乱円は２δとすることができる。

しかし、このようなＲＲの駆動制御ではズーミング中に
ボケの発生が生じる虞れを含み、好ましい制御とはいえ
ない。そこで、理想的軌跡Ｉと理想的軌跡ＩＩの軌跡は
どちらもその傾きが略近似する傾向にあり、メモリーは
されていないが座標Ｐ点を通る理想的軌跡は略理想的軌
跡Ｉ又は理想的軌跡Ｉｔの傾きに近似しているといえる
ことから、ｒｒａ−ｒＩ”＋　／ｖｖ　−ｖｌｌ−。

の傾きとなるような速度（以下第１速度と称す）、例え
ばＶｖ−Ｖｎ−１の間を１秒でバリエータ−Ｖが移動す
るとし、ｒｐ４−ｒｒ、が１ｍ’ｓであフたとすると、
リレー後方レンズＲＲを１　ｍｕ／　ｓｅｃの速度で移
動させればよいことになり、発生する錯乱円δ゛はδ°
くδに抑えることが可能となることを発明者の実験によ
り確認できた。

このことから、ＲＲがＶの移動と共に、Ｐ点から第１速
度で移動してＰＡ点に移動すると、ＰＡ点の座標（Ｖｎ
−＋　、ｒ　ｒ　Ａ　）が検出できることとなる。ここ
で、この先ＲＲを理想的軌跡Ｉ又は理想的軌跡１１のど
ちらかに乗せるかの判定を行なうために、ｖｎ−ｔにお
ける理想的軌跡■の点Ｐ４と理想的軌跡Ｈの点Ｐｓのど
ちらがＰＡ点に近いかを、１ｒｒ４−ｒｒＡ　ｌと、ｌ
　ｒｒｓ　−ｒｒＡ　ｌとの大小で比較し、小と判定さ
れる側の理想的軌跡、この場合は、ｌ　ｒｒａ−ｒｒＡ
ｌ＜ｌ　ｒｒｓ−ｒｒＡｌであるから理想的軌跡Ｉをト
レースするのが最適と判断し、以後理想的軌跡Ｉをトレ
ースすることになる。そして、次にＲＲを理想的軌跡Ｉ
にトレースさせるために、第２速度を決める。

第２速度は、Ｉ　Ｖｎ−Ｉ　　Ｖｒｌ−２１＝　ｌ　Ｖ
ｎ−２−Ｖｎ−３１とし、バリエータ−■の移動速度が
一定で１ゾ一ン１秒で移動すると仮定すると、２７点ま
で、（ｒ　ｒ、　−ｒ　ｒ＾）　ｍｍ／ｓｅｃとなる。

そして、２７点からＰ２Ｏ点までは（ｒｒｌ。

−ｒ　ｒ？　）　ｍｍ／ｓｅｃの第３速度でＲＲを駆動
し、以下同様にして各ゾーン毎に決めた第４速度、第５
速度・・・・・第ｎ速度でＲＲを駆動する。

第１図（Ｂ）は、第１図（Ａ）と組合せるべき制御回路
の回路図を示している。

この制御回路は、カメラのメインスイッチ（ＳＷ）１４
２をオンすると、パワーオンリセット回路１４３からの
リセット信号がＣＰＵ１３０に入力され、ステップモー
ター駆動パルス出力部１３７にＲＲを実使用範囲外の初
期リセット位置から０番地にリセットのために所定数の
パルスの出力を指示し、ステップモータードライバ１３
Ｂを介してステップモーター１１２を駆動し、０番地の
リセットが行なわれる。

１４１はズーム操作検出部であり、ズームスイッチ（Ｔ
、Ｗ）１４１の操作が行なわれると、Ｔ操作信号又はＷ
操作信号がＣＰＩＩ　１３０に伝達され、ズームモータ
ードライバー１３９を介しズームモーター１４０が駆動
され、同時にステップモータードライバー１３８を介し
てステップモーター１１２が駆動される。ＣＰＵ　１３
０ではズームスイッチ（Ｔ、Ｗ）１４１の操作が行なわ
れたことがトリガーとなり、バリエータレンズ２の位置
を前述のブラシ１０７及び基板１０６を用いて検出し、
ズームエンコーダー読み取り回路１３４を介してバリエ
ータレンズ位置情報をＣＰｏ　１３０へ伝達する。また
、ステップモーター１１２がＯ番地のリセット位置から
何パルスの位置にあるのかをステップモーター駆動パル
スカウント回路１３６によりカウントし、ＲＲの絶対位
置情報をＣＰＵ　１３０　ニ伝達する。ＣＰＬＩ　１３
０は、：（７）２−）（７）レンズ位置情報と、例えば
第２図に示す理想的軌跡Ｉ　、　ＩＩ、　ＩＩ！・・・
・における各点ＰＩ〜Ｐ０のデーゾをメモリーした領域
データメモリ１３３との数値の比較からＲＲの駆動を制
御する。

１４１はズーム操作検出部であるズームスイッチ（Ｔ、
Ｗ）で、ズーム操作がワイドからテレ方向か、テレから
ワイド方向かに応じて方向データメモリー１３２からス
テップモーター１１２の回転方向がＣＰＩＩ　１３０に
読み込まれる。（：ＰＵ　１３０では、これらのデータ
メモリーから読み出した内容と、ＡＦ装置１３５より読
み込んだボケ情報とからレンズ群４Ｂ駆動の為のステッ
プモーター１１２の駆動方向と速度を決定すると共に、
ズームスイッチ（Ｔ、Ｗ）の操作結果に応じてバリエー
タレンズ駆動用のモーター１４０の駆動方向を決定する
。この後、２つのモーターが、はぼ同時に動くように、
ステップモーター駆動パルス出力回路１３７への出力と
、ズームモータードライバー１３９への出力を行なうも
のである。

第４図は上記したＣＰｔ１１３０の動作手順を説明する
為のフローチャートで、ステップ４５〜ステツプ６２は
第３図の説明において第１速度、第２速度・・・第ｎ速
度を決めるフロー、ステップ６３以降はズーミング中に
ＡＦ装置１３５が非合焦を検知した場合に合焦させるた
めにＲＲの移動速度を補正するフローを示し、非合焦と
判定する錯乱円の径δ°は、δ′〉δ、またδ゛に相当
する第１３図（Ｃ）におけるボケ評価値Ａの値をＴｈｌ
　とし、またδ”くδとなるボケ評価値Ａの値をＴｈ２
としており、本フローは例えば１７６０　ｓｅｃで１周
するように構成される。

ステップ４５で、ビデオカメラ等本発明が実施されたレ
ンズを搭載する機器の電源がＯＮされると本フローがス
タートし、ステップ４６においてＡＦ装置１３５がオン
されているか否かを判定する。ステップ４６においてＡ
Ｆ装置１３５がオンしていなければステップ４９におい
てズーム動作及び測距動作を禁止し、オンしていればス
テップ４７に進む。ステップ４７では合焦、非合焦の判
定を行ない、非合焦であればスチップ５０で通常の測距
ルーチンを行ない、合焦していればステップ４８でズー
ム動作を行なったか否かを判定する。なお、ステップ４
７で非合焦の場合はステップ５１以下のルーチンに入ら
ないようにしてもよい。

ステップ４８では、ズーム操作をしていなければ上記し
たステップ５０に進み、ズーム操作をしていると、Ｖ及
びＲＲを合焦させながら駆動させるための動作をステッ
プ５１以降で行なうが、ここではＴ→Ｗへのズーミング
操作を行なっていると仮定する。

ステップ５１で先ずズームエンコーダー読み取り回路１
３４を介して、バリエータＶがｎゾーンに分割されてい
るゾーンの中でどの領域に位置しているかを検出する。

すなわち、Ｖ　ｍ　−ｒ　＜　Ｖ　＜　Ｖ　、となるｍ
を検出する。これは、第３図の説明において、ＶがＶｎ
−１とｖｎとの間に位置しているのを検出するのに相当
する。

ステップ５２では、ＲＲの座標（ｒｒ）検出のために、
ステップモーター駆動パルスカウント回路１３６からＲ
Ｒの絶対位置を読み取り、その結果に基づきステップ５
３において、領域データメモリー１３９からＶ−Ｖ、、
上で、ｒｒ、＜ｒｒなるポイントａを全て検出する。

この検出結果をａＩＮａｃとする。これは、第３図の説
明において、ＰｌとＰ２の２点に相当する。

そして、ステップ５４において、ステップ５３で検出し
た全てのポイントａｆｌ（Ｐａｎ）を通る領域データメ
モリー１３９にメモリーされている理想的軌跡について
、ＶｍＶ、、で、１＜ｎ＜ｃの範囲内のＲＲの座標（、
ｒｒｂｎ）を検出する。これは第３図の説明において、
Ｐｌ及びＰ２を通る各理想的軌跡■、Ｈにおける、Ｖｎ
−１上のＲＲの座標はｒｒ＜、ｒｒ５に相当する。

ステップ５５では、ステップ５４の検出結果ｒｒｂｎの
中で、ＲＲの座標（ｒｒ）を上回っているすべてのポイ
ントｂ（ｒｒｂｎ＞ｒｒなるｂ）を検出する。このポイ
ントｂに対応する各ポイントａは、１　＜ｄ＜ｅ＜ｃの
関係にある理想的軌跡ａｄ〜ａ、とする。すなわち、本
ステップにおいて、ＲＲの座標（ｒｒ）を挟むメモリー
された理想的軌跡ａｄ％ａ０が検出されたことになる。

これは第３図の説明において、理想的軌跡■、ＩＩに相
当する。

次に、ステップ５６において、ステップ５５で検出した
理想的軌跡ａｄｓａ＠のいづれかの軌跡を選び（本実施
例では理想的軌跡ａｄを選択している）、その理想的軌
跡ａ６に沿ってｋＲをＶ、−３まで駆動する速度を決定
する。

すなわち、理想的軌跡ａ、１を選択し、バリエータ−Ｖ
を、Ｉ　Ｖｍ　−Ｖｗａ−ＩＩの間をｔ／ｓｅｃで走行
させると、ＲＲの移動速度は、 Ｉ　ｒ　ｒｌ）ｄ　−ｒ　ｒａｄｌ　／　ｔｍｍ／ｓｅ
ｃとなる。これは第３図の説明において、第１速度に相
当する。

そして、バリエータ−Ｖがｖ、−１に達すると（ステッ
プ５７）、ステップ５日でｖｌ−０におけるＲＨの座標
（ｒｒｒ）を検出する。これは第３図の説明において、
ＰＡ点に相当し、座標はｒｌ”Ａである。

この段階でバリエータ−■の位置が正確に検出できたの
で、以後各ゾーン毎に理想的軌跡ａｄ、ａｓに対応する
ＲＲの移動速度がシステマッチクに求められるが、どち
らの理想的軌跡ａｄ又はａ、を選択するかの判断をステ
ップ５９において行なう。

ステップ５９では、■、相上における理想的軌跡ａ６の
ｒｒ座標（ｒ　ｒ　ｂｄ）と理想的軌跡ａ６のｒｒ座標
（ｒ　ｒ　ｂａｓｓ）のどちらかがＲＲの座標（ｒｒｒ
）に近いかを調べ、 ｌ　ｒｒｂｄ−ｒｒｒ　ｌ＜ｌ　ｒ　１’ｂｄ＊ｔ−ｒ
ｒｒ　Ｉであれば、ｒｒ座標（ｒｒｂａ）を通る理想的
軌跡ａ、１を選択しくステップ６０）、そうでなければ
ｒｒ座標（ｒ　ｒ　Ｉ＋ｄ＋１）を通る理想的軌跡ａ０
を選択する（ステップ６１）。

そして、ステップ６２において、理想的軌跡ａｄ、ａ、
に対し夫々次のゾーンまで設定されたｖ、１又はＶ　ｄ
　＋　１の速度でＲＲを次のゾーンまで駆動する。

このようにして、ＶとＲＲを移動させながらＣＰＵ　１
３０は一方でＡＦ装置１３５からの信号に基づきボケが
発生していないかどうかのチエツクを行なっており、ス
テップ６３でボケが検出（Ａ＞Ｔｈ＋）された場合には
、ステップ６４でそのときのボケ評価値ＡをＡＩ　とし
た後、ステップ６５において、ＲＲの移動速度に補正係
数ｋ（ｋ≠１）を乗じ（ｖ　−ｋ　Ｖ　ａ　％又はｖ＝
ｋｖｄ＋Ｉ）、ＲＲの移動速度を補正する。なお、本実
施例ではこのステップ６５における補正係数ｋを、ｋ＝
０．５としている。

そして、ステップ６６において、この補正速度でのボケ
評価値ＡをＡ２とし、ステップ６７で前回のボケ評価値
Ａ１と今回のボケ評価値Ａ２との大小を比較し、Ａ２　
＞ＡＩであると、ボケが小さくなフたので、そのままの
速度でＲＲを駆動し、ステップ６８で合焦、非合焦の判
定を行なう。

ステップ６８において、合焦（Ａ　２　＞　Ｔｈｚ　）
であると、前述したステップ５１と同様の処理をステッ
プ６９で行ない、ステップ５２に戻って再びＲＲの移動
速度を設定する。また、非合焦（Ａ２　＜Ｔｈ２　）で
あると、ステップ６５で補正した補正速度にさらに補正
係数ｋを乗じ（ステップ７５）　、ＡＩ　＝Ａ２　　（
ステップ７６）としてステップ６６に戻り、このルーチ
ンを合焦するまで行なう。

一方、Ａ　２　＜　Ａ　１であると、ボケが大きくなっ
ているので、ステップ６５での速度補正の増減の方向が
間違っていたと判断して、ステップ７０でステップ６５
の場合とは速度の増減を逆にする速度補正を行なう。な
お、このステップ７０における補正係数には、本実施例
ではｋ　＝　１．５としている。そして、Ａｔ　＝Ａ２
　　（ステップ７１）、Ａ２　＝Ａ　Ｃステップ７２）
とし、ステップ７３でボケが少なくなっている場合には
（Ａ２＞ＡＩ）、ステップ７４において、合焦、非合焦
を判定し、合焦していると（Ａ　２　＞Ｔｈ２）ステッ
プ６９に進み、非合焦であると（Ａ　２　＜Ｔｈ２　）
　、ステップ７０に戻り、合焦するまでこのルーチンを
繰り返す、また、ステップ７３において、ボケが大きく
なっている場合には、ステップ６４に戻り、速度の補正
を最初からやり直す。

以上の動作により、少なくても被写体距離が変わらない
場合には発生する錯乱円の大きさを最大でもδに抑える
ことができ、しかもＲＲの通常の速度設定に際しては、
ＡＦ装置からの情報を用いていないので、ＡＦ装置の応
答遅れ等に起因するボケ発生を大幅に改善することがで
きる。

なお、本実施例におけるＲＲの移動速度は、ｍｍ／ｓｅ
ｃのデイメンジョンで説明しているが、この他に入力パ
ルス間隔としてメモリーされていてもよい。

実施例２ 第５図は実施例２の速度制御を説明する図である。

上記した実施例１では、点Ｐから点ＰＡまで理想的軌跡
Ｉ又は１１の速度でＲＲを移動させ、点ＰＡで理想的軌
跡Ｉ又は１１のどちらの速度を使用するかの判別を行な
い、その後１択した理想的軌跡に基づいて各ゾーン毎に
決められる速度でＲＲを駆動させるようにしているが、
本実施例は、点ＰＡ以降において、ＲＲを理想的軌跡Ｉ
と１１０間を移動させるもので、２６点。

２４点、２３点の夫々のＲＲ［標ｒｒＡ。

ｒｒ４．ｒｒｓから次のゾーンの境界位置である、ｖ　
＝　ｖ　ｎ−２におけるＲＲ座標ｒｒ１１を、ｒ　ｒＢ
　”ｆ”　ｒｙ　＋（ｒ　ｒ６　　ｒ　ｒｙ）Ｘ（ｒ　
ｒＡｒ　ｒ４）、／　（ｒ　ｒｓ　−ｒ　ｒ４）の内挿
の式により求め、Ｖｎ−１とＶｎ−２とのゾーン間を（
ｒ　ｒＢ−ｒ　ｒＡ　）　／（Ｖｎ−１−Ｖｎ−２）の
傾きとなるような速度で駆動させ、次のゾーン間も同様
に内挿の式より求めたＲＲ座標に基づきＲＲの速度を決
める。

従って、実際にはメモリーされていない被写体距離に応
じた理想的軌跡に略近似してＲＲを移動させることが可
能になり、レンズ位置の制御を一層高精度にすることが
できる。

また、第２図に示すマツプにおいて、ψ〜Ｏｍの各理想
的軌跡はＴ−Ｗに向かうにつれて、ＲＲの差が減少減少
し、収束していくので、メモリーしている理想的軌跡の
うち隣接する何本かの理想的軌跡を広角寄りで１本にま
とめてもかまわない。

［発明の効果］ 本発明によれば、変倍作用を行なう第１のレンズ群と補
正及び焦点合わせを兼用する第２のレンズ群とを略同時
に駆動させ、代表的な被写体距離に対応して記憶する複
数の理想的軌跡の中から実際の被写体距離に最も近い理
想的軌跡を選択したり、選択した理想的軌跡に基づき実
際の被写体距離に略対応した８動位置を予測して第２の
レンズ群の移動速度を制御しているので、従来生じてい
た自動焦点装置からのフィードバック遅れによる、変倍
時のボケ発生が解消でき、ボケを格段に小さくすること
ができ、また理想的軌跡を多く記憶する必要がないので
、メモリーも小さくて済、コストダウンを図れると共に
装置全体の小型化にも寄与することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）は本発明による光学機器におけるレンズ位
置制御装置の実施例１のズームレンズの断面図、第１図
（Ｂ）は第１図（Ａ）のズームレンズを駆動制御する制
御装置の回路図、第２図は第５図は本発明が実施される
光学機器としてのズームレンズにおいて２つの可動レン
ズの相対的位置関係を被写体距離毎に表示するとともに
本発明の詳細な説明するために用いられるマツプ、第３
図は第２図の一部を拡大して実施例１の制御方式の原理
を説明した図、第４図は実施例１の動作手順を示すフロ
ーチャート、第５図は実施例２制御方式の原理を説明し
た図、第６図は本発明を適用し得ない従来の慣用的なズ
ームレンズのレンズ構成を示した図、第７図（Ａ）及び
（Ｂ）は前記の慣用的ズームレンズにおけるバリエータ
レンズの８動特性とコンベンセータレンズの８動特性と
を示した図、第８図及び第９図は第６図の慣用的なズー
ムレンズにおける第１群レンズの位置と被写体距離との
関係を示した図、第１０図は第６図のズームレンズにお
いてバリエータレンズとコンペンセータレンズとの連動
を行なわせるために採用されている機械的制御機構を示
した図、第１１図は本発明の適用対象となるズームレン
ズのレンズ構成を示した図、第１２図は第１１図に示し
たズームレンズにおいてバリエータレンズ（Ｖ）とリレ
ー後方レンズ（ＲＲ）との相対的位置関係を被写体距離
毎に表示した図、第１３図（Ａ）は第１１図に示したズ
ームレンズを制御するための公知の制御方式を示した概
略図、第１３図（Ｉｔ）〜（Ｄ）はＡＦ原理の説明図、
第１４図は他のズームレンズのレンズ構成を示した図で
ある。 １・・・第１群レンズ、　　２・・・第２群レンズ、３
・・・第３群レンズ、　　４・・・第４群レンズ、４Ａ
・・・リレー前方レンズ、 ４Ｂ・・・リレー後方レンズ。 第１図（Ａ） 第１図（８） 見６図 Ｏ 竿７図 第８図 第９図 第１１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　光軸に沿って移動して変倍作用を行なわせる第１の
   レンズ群と、変倍時の補正及び焦点合わせの作用を行な
   わせる第２のレンズ群 と、該第１のレンズ群の位置及び第２のレンズ群の位置
   を夫々検出するレンズ群位置検出手段と、変倍操作の検
   出に伴い、該第１のレンズ群を特定の速度で駆動すると
   共に該第２のレンズ群を該第１のレンズ群と略同時に駆
   動制御する駆動制御手段とを備え、 該駆動制御手段は、複数の代表する被写体 距離に対応して該第１及び第２のレンズ群を合焦状態で
   移動させる各理想的軌跡に対し、ｎ個の座標を記憶する
   記憶部と、 変倍開始初期時に該レンズ群位置検出手段 からの該第１のレンズ群位置情報及び該第２のレンズ群
   位置情報と該記憶部に記憶される座標とを比較して、理
   想的軌跡の中から実 際の被写体距離に最も近い理想的軌跡を選択し、該選択
   した理想的軌跡に略沿って該第２のレンズ群を移動させ
   る駆動制御部とを有することを特徴とする光学機器にお
   けるレンズ位置制御装置。 ２　前記駆動制御部は、レンズ群位置検出手段からの該
   第１のレンズ群位置情報及び該第２のレンズ群位置情報
   と、該記憶部に記憶される座標とに基づき、該第１のレ
   ンズ群の検出可能な任意の座標位置で、次に検出される
   該第１のレンズ群の座標位置での実際の被写体距離に対
   応する該第２のレンズ群位置を予測し、該予測位置に向
   けて該第２のレンズ群を移動させることを特徴とする請
   求項１に記載の光学機器におけるレンズ位置制御装置。 ３　前記駆動制御手段は、自動焦点検出手段が非合焦を
   検出すると、前記第２のレンズ群の移動速度を補正する
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の光学機器にお
   けるレンズ位置制御装置。